• Tidak ada hasil yang ditemukan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.5. Pengerasan Kulit

2.5.2. Carburising

Adalah proses pengerasan permukaan baja dengan karbon lewat

pemanasan baja pada suhu antara 850 - 950 ºC.

Tujuan dari karburising adalah :

a. Menambah kandungan karbon serta meningkatkan ketahanan aus pada

permukaan logam.

b. Meningkatkan ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba.

c. Meningkatkan karakteristik dari logam.

Hal – hal yang patut dipertimbangkan dalam proses ini adalah proses karburasi karena menghasilkan kemungkinan deformasi yang relatif lebih kecil

dibandingkan dengan proses pengerasan yang diperoleh melalui penyepuhan

(quenching).

Proses karburasi adalah proses perlakuan thermokimia. Pada umumnya

diterapkan pada jenis baja yang tidak mudah dikeraskan. Dengan demikian agar

baja tersebut dapat dikeraskan permukaannya, perlu dilakukan perubahan

komposisi dari baja yang bersangkutan. Perubahan komposisi baja dengan jalan

melarutkan karbon pada permukaan baja. Dengan cara seperti itu, komposisi pada

permukaan baja akan berkisar antara 0,3– 0,9% C. Di atas 90% C harus dihindari karena dapat menimbulkan pengelupasan.

2.5.2.1 Difusi

Dalam hal ini faktor yang sangat penting dalam proses karburising

adalah difusi, sehingga yang berpengaruh adalah suhu dan waktu. Apabila suhu

karburasi makin tinggi, makin tebal pula lapisan karburasi karena kecepatan difusi

makin tinggi. Proses karburasi yang baik adalah yang menghasilkan gradien

komposisi dari luar ke dalam. Dengan adanya gradien komposisi, maka

pengelupasan dapat dicegah. Agar gradien komposisi dari karbon dapat diperoleh,

perlu dipertimbangkan suatu periode difusi dimana pada saat tersebut pemasokan

karbon sudah dihentikan, tetapi pada beberapa saat benda kerja masih tetap pada

temperatur karburasi untuk “menyempurnakan” difusi pada karbon.

Dari uraian terlihat bahwa tebal lapisan karburasi yang berarti jarak dari

permukaan logam ke suatu konsentrasi karbon tertentu sangat tergantung pada

suhu proses, konsentrasi karbon medium yang digunakan dan kadar karbon yang

18

2.5.2.2 Jenis Karburising

Dalam hal ini proses karburising hanya menggunakan :

Medium padat :

Proses karburising menggunakan medium padat disebut juga dengan

pack karburising.

Pada waktu pemanasan, oksigen dari udara bereaksi dengan karbon dari

medium membentuk karbon monoksida sesuai dengan persamaan kimia sebagai

berikut :

CO2 + C 2 CO

Pada saat suhu proses bertambah tinggi, kesetimbangan reaksi bergeser

ke sebelah kanan, sehingga kadar gas CO bertambah banyak pada permukaan

baja :

2 CO CO2 + C

Atom karbon yang dihasilkan dari reaksi di atas kemudian larut dalam

fasa austenit dan berdifusi. Sedangkan CO2 yang dihasilkan dari reaksi di atas

bereaksi kembali dengan karbon yang terdapat pada medium diikuti kembali

dengan penguraian CO pada permukaan logam dan seterusnya.

Tapi proses pembentukan gas CO2 dan CO seperti yang diuraikan di

atas, berlangsung sangat lambat. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dalam

medium perlu ditambahkan katalisator. Katalisator yang dapat digunakan dalam

proses ini adalah : BaCo3, BaCl, BaO, CaO, K2CO3, Na2CO3, K2SO4, dan K4Fe

Dalam prakteknya, katalisator yang biasa digunakan adalah BaCO dan

K4Fe (CN)6. Sedangkan bahan mediumnya adalah arang kayu.

Komposisi arang kayu dengan katalisator yang utama adalah sebagai berikut :

- Arang kayu 75% berat

- Barium Karbonat 25% berat

- Kalium Ferosianid 5% berat

Pada suhu proses yang tinggi, katalisator berfungsi untuk membentuk /

mempercepat pembentukan gas CO seperti ditunjukkan pada reaksi berikut :

BaCO3 BaO + CO2

CO2 + C 2 CO

Gas CO yang terjadi kemudian larut ke dalam fasa austenit atau bereaksi

dengan Fe sebagai berikut :

3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2

Gas CO yang terbentuk dari reaksi di atas kemudian bereaksi dengan BaO

dan membentuk BaCO3. Dengan demikian BaCO3 senantiasa ada selama proses,

sehingga reaksi-reaksi dapat berjalan terus.

Dalam mempersiapkan medium karburising, perlu diperhatikan hal-hal

sebagai berikut :

a. Medium harus memiliki daya hantar panas yang baik agar temperatur dapat

terdistribusi dengan baik dalam waktu yang singkat.

b. Perubahan volume (jika terjadi) harus sekecil mungkin, sehingga benda kerja

senantiasa diselaputi oleh medium selama proses berlangsung.

20

d. Harus kering.

e. Diameter medium (arang kayu) harus sesuai dengan bentuk dan ukuran benda

kerja. Pada umumnya ukuran butiran medium harus mampu “menutupi” permukaan benda kerja dengan sempurna. Umumnya ukuran butiran medium

berkisar antara 1,5 sampai 6 mm.

Pada pack karburising, benda kerja yang akan diproses diletakkan di

dalam kotak atau tabung sementasi. Kotak atau tabung sementasi karus memiliki

karakteristik sebagai berikut :

a. Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas yang

terbentuk.

b. Tahan pada suhu untuk waktu yang lama.

c. Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan

bentuk pada saat mengalami pemanasan dalam waktu yang cukup lama.

d. Relatif ringan.

2.5.2.3 Proses Karburising Selektif

Dalam praktek, ada kalanya beberapa bagian dari benda kerja tidak

memerlukan pelapisan. Untuk itu, perlu direncanakan suatu lapisan yang dapat

mencegah berlangsungnya proses karburising.

Cara ini sangat cocok diterapkan pada proses karburasi dengan media

padat dan gas. Media cair biasanya digunakan sebagai lapisan untuk mencegah

media mudah rusak. Media yang umum digunakan sebagai bahan lapisan

pelindung adalah

2. Campuran natrium silikat dengan talk. Daya rekatnya baik dan mudah

dibersihkan setelah proses karburising berlangsung.

3. Pasta pelindung. Biasanya berupa campuran serbuk tembaga dengan jenis

vernis. Daya rekatnya baik, tetapi tidak cocok digunakan pada medium gas

dan cair.

4. Pelapisan tembaga dengan proses elektrolisa. Cara ini sangat baik, tetapi

memerlukan persiapan pelapisan yang cermat dan hasil pelapisan tembaga

harus bebas pori. Tebal lapisan tembaga tergantung pada lama proses

karburasi.

2.5.2.4 Tebal Lapisan Karburising

Tebal lapisan karbon yang terbentuk pada permukaan baja tergantung

pada lama pemanasan yang dilakukan dengan ketebal lapisan bervariasi dari 0,5– 2 mm dengan laju pelapisan 0,1 mm/jam. Karburising ini akan menaikan kadar

karbon pada lapisan permukaan baja sekitar 0,75– 1,2 %. Proses karburising tidak dapat dilakukan pada sembarang baja, tergantung pada kadar karbon yang terdapat

di dalam baja tersebut. Biasanya karburising ini dilakukan pada baja karbon

rendah.

Tebal lapisan karburising tergantung pada :

a. Fungsi benda kerja, yaitu dengan memperhitungkan besarnya tekanan yang

akan dialami, besarnya harga keausan yang diijinkan, dan bentuk benda kerja.

b. Jenis baja yang diproses, untuk tekanan yang sama, ukuran ketebalan lapisan

yang diperkeras dapat menjadi lebih kecil jika digunakan jenis baja yang

Dokumen terkait